(57)【要約】【課題】  簡易な構成にてレーザ光の光軸調整を行うことができる光ピックアップ装置およびこれに用いる光軸補正素子を提供する。【解決手段】  光軸補正素子１０２は、２つの位相板２０と、walk-offポラライザー（複屈折素子）３０からなっている。位相板２０は、波長λ１に対してはλ板として作用し、波長λ２に対してはλ／２板として作用する。光軸補正素子１０２に入射される２つレーザ光のうち、波長λ２のレーザ光は、入射面側の位相板２０によって、偏光方向が９０度回転された後、walk-offポラライザー３０に入射され、Walk-offポラライザー３０を進行する際に、波長λ１のレーザ光の光軸方向に光軸が曲げられて光軸補正が行われる。さらに、出射面側の位相板２０によって、偏光方向がさらに９０度回転されて、波長λ１のレーザ光の偏光方向に再度揃えられ、後段の光学系に導かれる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射波長の異なる数種のレーザ素子を同一筺体内に収容した半導体レーザと、前記レーザ素子から出射された各レーザ光の光軸を整合させる光軸補正素子とを備える光ピックアップ装置において、
前記光軸補正素子は、入射レーザ光の進行方向が偏光面の状態に応じて変化する複屈折素子と、この複屈折素子のレーザ光入射側に配されるとともに、前記複屈折素子に入射する前記レーザ光の偏光面を波長に応じて調整する第１の位相補正素子とを備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光軸補正素子は、さらに、前記複屈折素子のレーザ光出射側に配されるとともに、前記複屈折素子から出射されるレーザ光の偏光面を波長に応じて調整して、一の波長のレーザ光の偏光面と他の波長のレーザ光の偏光面を互いに一致させる第２の位相補正素子を備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に貼り合わされている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に直接形成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記第１および第２の位相補正素子は、屈折率が相違する光透過膜を交互に積層して形成されるとともに、それぞれの光透過膜は、積層方向および面内方向において屈折率の周期性が維持される膜構造を有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１および第２の位相補正素子は、表面に一定周期の矩形溝を有する基板上に当該矩形溝に沿って表面形状が三角山形となるように第１の膜を形成し、当該第１の膜上に屈折率の異なる第２の膜を前記第１の膜と同一の表面形状にて形成し、さらにこれら第１の膜と第２の膜を上記表面形状にて所定積層数になるまで交互に積層して形成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
波長の異なる数種のレーザ光の光軸ずれを補正する光軸補正素子であって、
入射レーザ光の進行方向が偏光面の状態に応じて変化する複屈折素子と、この複屈折素子のレーザ光入射側に組み付けられるとともに、前記複屈折素子に入射する前記レーザ光の偏光面を波長に応じて調整する第１の位相補正素子とを備える、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記複屈折素子のレーザ光出射側に組み付けられるとともに、前記複屈折素子から出射されるレーザ光の偏光面を波長に応じて調整して、一の波長のレーザ光の偏光面と他の波長のレーザ光の偏光面を互いに一致させる第２の位相補正素子をさらに備える、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に貼り合わされている、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【請求項１０】
請求項７または８において、
前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に直接形成されている、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れかにおいて、
前記第１および第２の位相補正素子は、屈折率が相違する光透過膜を交互に積層して形成されるとともに、それぞれの光透過膜は、積層方向および面内方向において屈折率の周期性が維持される膜構造を有する、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１および第２の位相補正素子は、表面に一定周期の矩形溝を有する基板上に当該矩形溝に沿って表面形状が三角山形となるように第１の膜を形成し、当該第１の膜上に屈折率の異なる第２の膜を前記第１の膜と同一の表面形状にて形成し、さらにこれら第１の膜と第２の膜を上記表面形状にて所定積層数になるまで交互に積層して形成されている、
ことを特徴とする光軸補正素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置および光軸補正素子に関し、特に、波長の異なる数種のレーザ光を記録媒体に照射する互換型の光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等、様々な光ディスクが商品化され普及している。さらに、最近では、青紫レーザ光を用いて情報を記録再生する次世代ＤＶＤの規格化が進められている。この次世代ＤＶＤは、波長４０５ｎｍ程度の青紫レーザ光を用いて情報を記録再生するものである。レーザ光の短波長化によって、さらなる高密度化を図ることができる。
【０００３】
このように、ディスクの多様化が進むと、異なる種類のディスクに対し記録再生を行い得る、いわゆる互換型の光ピックアップ装置の開発が要求される。ここで、波長の異なるレーザ光をディスクに照射するには、それぞれの波長のレーザ光を出射する半導体レーザを個別に配する手法が採られ得る。しかし、こうすると、それぞれの半導体レーザを配するためのスペースと、各レーザ光を対物レンズに導くための光学素子が個別に必要となり、外形寸法の大型化と部品点数の増加を招く。そこで、一つのＣＡＮ内に出射波長の異なる複数のレーザ素子を同時に装備する手法が検討されている。こうすると、半導体レーザの配置スペースを削減でき、且つ、各レーザ光について光学系を共用できるようになる。
【０００４】
ところが、このように一つのＣＡＮ内に複数のレーザ素子を装備すると、各レーザ素子の配置ギャップに応じて、レーザ光の光軸間にズレが生じる。このため、一つのレーザ光の光軸に光学系を位置合わせすると、他のレーザ光の光軸が光学系に対してずれてしまい、これら他のレーザ光にて記録再生を行う際に、記録媒体または光検出器上のレーザ光に収差が生じ、光学特性が劣化するとの問題が生じる。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、２波長の光を発光するレーザ素子を収容した半導体レーザの直後に複屈折素子を配し、この複屈折素子にてそれぞれのレーザ光の光軸を一致させてから、光学系にレーザ光を導くようにしている。すなわち、基準となるレーザ光の偏光面と他のレーザ光の偏光面が互いに直交するよう２種のレーザ素子を同一ＣＡＮ内に配すると共に、この半導体レーザの直後に、基準レーザ光はそのまま通過させ、他のレーザ光は基準レーザ光の光軸に一致するように屈折させる複屈折素子を配する。かかる構成により、各レーザ光の光軸を一致させた後に、レーザ光を後段の光学系に導くことができ、もって、各波長のレーザ光を記録媒体に対し収差なく収束させることができる。
【特許文献１】特開平６−１３１６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術によれば、基準となるレーザ光の偏光面と他のレーザ光の偏光面が互いに直交するよう、予め、２種のレーザ素子をＣＡＮ内に実装する必要がある。しかし、このように偏光面を直交させた状態でレーザ素子をＣＡＮ内に実装するには、複雑なプロセスが必要となり、半導体レーザ製造時における作業効率の低下ないし製造コストの上昇を招く。
【０００７】
また、上記従来技術では、複屈折素子を通過した後のレーザ光の偏光面が互いに直行しているため、その後、レーザ光の光路を分割する場合には、光路分割手段として偏光ビームスプリッタを用いることができない。他方、光路分割手段としてハーフミラーを用いると、レーザパワーが低下し、十分な強度のレーザ光をディスクに照射することができない。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑み、簡易な構成にてレーザ光の光軸調整を行うことができ、且つ、ディスク上におけるパワーロスを抑制し得る光ピックアップ装置およびこれに用いる光軸補正素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、出射波長の異なる数種のレーザ素子を同一筺体内に収容した半導体レーザと、前記レーザ素子から出射された各レーザ光の光軸を整合させる光軸補正素子とを備える光ピックアップ装置において、前記光軸補正素子は、入射レーザ光の進行方向が偏光面の状態に応じて変化する複屈折素子と、この複屈折素子のレーザ光入射側に配されるとともに、前記複屈折素子に入射する前記レーザ光の偏光面を波長に応じて調整する第１の位相補正素子とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記光軸補正素子は、さらに、前記複屈折素子のレーザ光出射側に配されるとともに、前記複屈折素子から出射されるレーザ光の偏光面を波長に応じて調整して、一の波長のレーザ光の偏光面と他の波長のレーザ光の偏光面を互いに一致させる第２の位相補正素子を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に貼り合わされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に直接形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１および第２の位相補正素子は、屈折率が相違する光透過膜を交互に積層して形成されるとともに、それぞれの光透過膜は、積層方向および面内方向において屈折率の周期性が維持される膜構造を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記第１および第２の位相補正素子は、表面に一定周期の矩形溝を有する基板上に当該矩形溝に沿って表面形状が三角山形となるように第１の膜を形成し、当該第１の膜上に屈折率の異なる第２の膜を前記第１の膜と同一の表面形状にて形成し、さらにこれら第１の膜と第２の膜を上記表面形状にて所定積層数になるまで交互に積層して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、波長の異なる数種のレーザ光の光軸ずれを補正する光軸補正素子であって、入射レーザ光の進行方向が偏光面の状態に応じて変化する複屈折素子と、この複屈折素子のレーザ光入射側に組み付けられるとともに、前記複屈折素子に入射する前記レーザ光の偏光面を波長に応じて調整する第１の位相補正素子とを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７に記載の光軸補正素子において、前記複屈折素子のレーザ光出射側に組み付けられるとともに、前記複屈折素子から出射されるレーザ光の偏光面を波長に応じて調整して、一の波長のレーザ光の偏光面と他の波長のレーザ光の偏光面を互いに一致させる第２の位相補正素子をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項７または８に記載の光軸補正素子において、前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に貼り合わされていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項７または８に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の位相補正素子および第２の位相補正素子は、それぞれ、前記複屈折素子のレーザ光入射面およびレーザ光出射面に直接形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項７乃至１０の何れかに記載の光軸補正素子において、前記第１および第２の位相補正素子は、屈折率が相違する光透過膜を交互に積層して形成されるとともに、それぞれの光透過膜は、積層方向および面内方向において屈折率の周期性が維持される膜構造を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の光軸補正素子において、前記第１および第２の位相補正素子は、表面に一定周期の矩形溝を有する基板上に当該矩形溝に沿って表面形状が三角山形となるように第１の膜を形成し、当該第１の膜上に屈折率の異なる第２の膜を前記第１の膜と同一の表面形状にて形成し、さらにこれら第１の膜と第２の膜を上記表面形状にて所定積層数になるまで交互に積層して形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
【００２２】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１および７の発明によれば、レーザ光の偏光面が、第１の位相補正素子によって、複屈折素子による光軸補正を行い得る偏光面に調整される。よって、上記従来技術のように、予め、偏光面を調整した状態でレーザ素子をＣＡＮ内に実装する必要はなく、半導体レーザ製造時における作業効率の低下や製造コストの上昇が生じることもない。
【００２４】
また、請求項２および８の発明によれば、一の波長のレーザ光の偏光面と他の波長のレーザ光の偏光面が互いに一致した状態で後段の光学系にレーザ光が導かれるため、後段の光学系中に、光路分割手段として偏光ビームスプリッタを用いることができ、よって、十分な強度のレーザ光をディスク上に照射することができる。
【００２５】
また、請求項３および９の発明によれば、第１の位相補正素子と第２の位相補正素子が複屈折素子の入射面と出射面に予め貼り合わされて光軸補正素子が構成されているため、光軸補正素子を光ピックアップ装置に装着する際の作業性を向上させることができる。
【００２６】
また、請求項４および１０の発明によれば、第１の位相補正素子と第２の位相補正素子が複屈折素子の入射面と出射面に直接形成されて光軸補正素子が構成されているため、上記請求項３および９の発明と同様、光軸補正素子を光ピックアップ装置に装着する際の作業性を向上させることができることに加え、基板や貼り合わせに用いた接着剤における複屈折等の影響を回避できるとの効果を奏する。
【００２７】
また、請求項５および１１の発明によれば、いわゆるフォトニック結晶構造にて第１の位相補正素子と第２の位相補正素子が形成されているため、以下の実施の形態にて説明する如く、結晶構造のパラメータを適宜調整することにより、任意の波長のレーザ光について、ＴＥ波とＴＭ波の位相差を調整することができる。よって、任意の波長のレーザ光について、その偏光面を、複屈折素子による光軸補正に対応した偏光面に調整することができる。
【００２８】
また、請求項６および１２の発明によれば、簡易な製造プロセスにて、フォトニック結晶構造、すなわち、積層方向および面内方向において屈折率の周期性が維持される膜構造を形成することができる。
【００２９】
なお、フォトニック結晶構造を構成する各膜の材料としては、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の誘電体材料を用いることができる。これらの材料は、無機材料であるため耐熱性に優れ、よって、高強度のレーザ光を入射しても、光学補正素子の特性が劣化することはない。
【００３０】
この他、本発明の作用効果は、以下に示す実施の形態の説明により、さらに明瞭に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００３２】
図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す。なお、本実施の形態における光ピックアップ装置は、ＤＶＤ用／次世代ＤＶＤ用の互換型として用いられるものである。また、図中、再生回路２０１、サーボ回路２０２およびコントローラ２０３は、光ディスク装置側の構成である。
【００３３】
図示の如く、光ピックアップ装置は、２波長レーザ１０１と、光軸補正素子１０２と、コリメータレンズ１０３と、偏光ＢＳ（ビームスプリッタ）１０４と、ミラー１０５と、λ／４板１０６と、対物レンズ１０７と、集光レンズ１０８と、光検出器１０９と、対物レンズアクチュエータ３００を備えている。
【００３４】
２波長レーザ１０１は、ＤＶＤ用のレーザ光（波長６６０ｎｍ）と、次世代ＤＶＤ用のレーザ光（波長４０５ｎｍ）をそれぞれ出射する２つのレーザ素子を同一ＣＡＮ内に収容している。ここで、それぞれのレーザ素子は、一つの直線上に並ぶよう所定のギャップをおいて配置されている。また、各素子から出射されるレーザ光は互いに偏光面が平行となっている。
【００３５】
光軸補正素子１０２は、２波長レーザ１０１から出射されるレーザ光のうち、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させる。ここで、光軸補正素子１０２を通過した後の次世代ＤＶＤ用レーザ光とＤＶＤ用レーザ光の偏光面は、何れも、２波長レーザ１０１出射時の偏光面と同一になっている。なお、光軸補正素子１０２の構成、および、光軸補正素子１０２における光軸ずれの補正作用ないし偏光面の補正作用については追って詳述する。
【００３６】
コリメータレンズ１０３は、光軸補正素子１０２から入射された各波長のレーザ光を平行光に変換する。ここで、コリメータレンズ１０３は、たとえば、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。
【００３７】
偏光ＢＳ１０４は、その偏光面が２波長レーザ１０１から出射されるレーザ光の偏光面に一致するように調整・配置されている。したがって、コリメータレンズ１０３によって平行光に変換された各波長のレーザ光は、それぞれ偏光ＢＳ１０４をほぼ全透過する。
【００３８】
ミラー１０５は、偏光ＢＳ１０４からのレーザ光の光路を対物レンズ１０７方向に立ち上げる。
【００３９】
λ／４板１０６は、偏光ＢＳ１０４を全透過したレーザ光（直線偏光）を円偏光に変換する。また、ディスクから反射されたレーザ光（円偏光）を、入射時の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。したがって、ディスクから反射されたレーザ光は、偏光ビームＢＳ１０４によってほぼ全反射される。
【００４０】
対物レンズ１０７は、各波長のレーザ光を記録層上に適正に収束させるよう設計されている。
【００４１】
対物レンズアクチュエータ３００は、サーボ回路２０２からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号）に応じて、対物レンズ１０７を駆動する。なお、対物レンズアクチュエータ３００の構成は、従来周知であるので、説明を省略する。
【００４２】
集光レンズ１０８は、偏光ＢＳ１０４によって反射されたレーザ光（ディスクからの反射光）を光検出器１０９上に集光する。
【００４３】
光検出器１０９は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。各センサーからの信号は、ディスク装置側の再生回路２０１およびサーボ回路２０２に出力される。
【００４４】
再生回路２０１は、光検出器１０９から受信したセンサー信号を演算処理して再生ＲＦ信号を導出し、これを復調して再生データを生成する。
【００４５】
サーボ回路２０２は、光検出器１０９から受信したセンサー信号を演算処理してトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を導出し、これに基づいてトラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号を生成して対物レンズアクチュエータ１０８に出力する。
【００４６】
コントローラ２０３は、キー入力部（図示せず）からの入力指令等に応じて各部を制御する。
【００４７】
図２に、光軸補正素子１０２の構成を示す。
【００４８】
図示の如く、光軸補正素子１０２は、２つの位相板２０と、walk-offポラライザー（複屈折素子）３０からなっている。
【００４９】
位相板２０は、波長λ１に対してはｎλ板（ｎ：整数）として作用し、波長λ２に対しては｛（２ｍ＋１）／２｝λ板（ｍ：整数）として作用する。たとえば、波長λ１に対してはλ板として作用し、波長λ２に対してはλ／２板として作用する。すなわち、波長λ２のレーザ光に対しては、主軸方向に対して４５度で入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転させるが、波長λ１のレーザ光に対しては偏光方向を回転させずにそのまま透過する。
【００５０】
walk-offポラライザー３０は、入射光が、図２において、ｙ偏波となるＰ波、またはｘ偏波となるＳ波であるかに応じて、光の進行方向を変化させる素子（複屈折素子）である。図２では、波長λ１光は常光線としてwalk-offポラライザー３０内を直線的に進行し、波長λ２の光は、入射方向に対し所定の角度だけ進行方向が屈曲される。
【００５１】
光軸補正素子１０２は、walk-offポラライザー３０の入射面と出射面にそれぞれ位相板２０を貼り合わせることにより構成されている。２波長レーザ１０１から光軸補正素子１０２に入射される２波長のレーザ光のうち、波長λ２のレーザ光は、入射面側の位相板２０によって、偏光方向が９０度回転された後、walk-offポラライザー３０に入射される。そして、walk-offポラライザー３０を進行する際に、波長λ１のレーザ光の光軸方向に光軸が曲げられ、walk-offポラライザー３０から出射されるときには、その光軸が波長λ１のレーザ光の光軸にほぼ整合する。
【００５２】
さらに、波長λ２のレーザ光は、出射面側の位相板２０によって、偏光方向が９０度回転され、２波長レーザ１０１からの出射時の偏光方向に戻される。これにより、波長λ１のレーザ光の偏光方向に再度揃えられ、この状態で、後段の光学系に導かれる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、波長λ１のレーザ光は次世代ＤＶＤ用レーザ光（λ１＝４０５ｎｍ）、波長λ２のレーザ光はＤＶＤ用レーザ光（λ２＝６６０ｎｍ）となっている。
【００５４】
図３に、位相板２０の構造を示す。なお、同図には、便宜上、位相板２０の一部の構造のみを部分的に図示してある。位相板２０は、同図に示す構造が面方向および積層方向に単調に繰り替えされたものとなっている。
【００５５】
図示の如く、位相板２０は、異なる屈折率からなる構造を周期的に組み合わせた構造（フォトニック結晶構造）を備えている。すなわち、位相板２０は、基板２１に対し、断面が三角形状となるように、第１の層２２と、第２の層２３を交互に積層することによって構成されている。
【００５６】
かかる位相板２０は、たとえば、以下のプロセスによって作製される。
【００５７】
まず、成膜用の基板を用意する。フォトニック結晶構造の作成には、通常、基板としてガラス基板等が用いられる。本素子においては、短波長光の透過特性を考慮して石英基板を用いる。
【００５８】
かかる石英基板に対し、電子線描画装置（ＥＢ描画装置）を用いて、所定の溝ピッチおよび溝深さにて周期的に溝を形成する。本実施の形態では、この溝は、矩形形状とされている。なお、矩形形状に代えて、三角形状の溝を形成しても良い。ただし、三角形状の溝は、矩形形状に比べ、形成が困難である。
【００５９】
しかる後、矩形の溝形状を持つ石英基板上に、ＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタや、ＥＣＲ（電子線サイクロトロン共鳴）スパッタなどの成膜手法を用いて誘電体膜（第１の層２２／第２の層２３）を順次形成する。たとえば、屈折率ｎ１がおよそ１．５のＳｉＯ2と、屈折率ｎ２がおよそ２．２のＴａ2Ｏ5をターゲット材料として用い、プラズマ放電によって、これらの材料の成膜を行う。
【００６０】
成膜の際、エッチング処理によって、各層の断面形状を調整する。すなわち、一つの成膜工程によって、ＳｉＯ2またはＴａ2Ｏ5の誘電体膜（第１の層２２／第２の層２３）を形成した後、これにエッチング処理を施して、当該膜の断面形状を調整する。このとき、当該膜の断面形状が設計時の寸法に整合するよう、適宜、エッチング処理の条件を調整する。
【００６１】
なお、成膜とエッチング処理を同時に行うことも可能である。この場合、成膜基板表面での誘電体材料の付着・剥離・再付着のプロセスが同時に生じることになる。いずれにしても、エッチング処理条件を調整することで所望の三角断面形状を維持した状態での連続的な成膜が可能になる。
【００６２】
以上の成膜工程−エッチング処理工程を繰り返して、ＳｉＯ2またはＴａ2Ｏ5の誘電体膜（第１の層２２／第２の層２３）を順次積層する。成膜は、積層数が、設計時に設定した層数に達するまで行う。
【００６３】
なお、基板２１、第１の層２２、第２の層２３の厚み等は、たとえば、以下のように設定できる。
【００６４】
基板２１…石英基板。厚さ0.5ｍｍ、矩形溝、溝ピッチは180nm、溝深さ75nm。
第１の層２２…ＳｉＯ2成膜。厚さ60ｎｍ、屈折率ｎ１＝約１．５。
第２の層２３…Ｔａ2Ｏ5成膜。厚さ60ｎｍ、屈折率ｎ２＝約２．２。
【００６５】
この他、第１の層２２の材料として、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ、ＮｂＯｘ等の誘電体材料を用いることができ、また、第２の層２２の材料として、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の誘電体材料を用いることができる。
【００６６】
このようにして作成した位相板２０は、膜厚方向に屈折率の周期性が形成され、また、面内方向においても三角形状の断面に起因する屈折率の周期性が誘起される。これにより、フォトニック結晶構造としての特異な光学特性が発現する。すなわち、波長に応じて光のＴＥ波とＴＭ波の位相が変化する位相板として作用する。ここで、第１の層２２および第２の層２３の設計パラメータ（三角形状のピッチ、溝深さ、屈折率、積層数、等）を適宜調整すれば、波長λ１に対してはλ板として作用し、波長λ２に対してはλ/２板として作用するよう設計することができる。
【００６７】
図４および図５を参照して、位相板２０の設計方法について説明する。
【００６８】
位相板２０の設計は、図４に示す各種パラメータを変数として、図５に示すフォトニックバンド図を計算（シミュレーション）し、このシミュレーションから、位相板２０に要求される特性、すなわち、波長λ１に対してはλ板として作用し、波長λ２に対してはλ／２板として作用する、との特性を満たすパラメータを解として算出することにより行う。
【００６９】
図５に示すフォトニックバンド図は、フォトニック結晶の特性を評価する際に広く用いられるものであり、光の周波数（または波長）と波数の分散関係を示すものである。同図の横軸は、膜面垂直方向への光の波数を示し、ここでは、波数kzが、膜厚周期であるLzと、１周期の位相２πを用いて正規化されて示されている。縦軸は、光の周波数を示し、ここでは、周波数１/λが、膜厚周期Ｌｚにより正規化されて示されている。なお、同図には、便宜上、横軸0.5以降の特性を、KzLz/2π＝0.5を折り返し直線として、横軸原点方向に折り返して示している。
【００７０】
膜の構造が一様な屈折率を有する材料からなる場合には、この分散関係は直線で示される特性となり、特異な伝播現象は生じない。しかし、上記位相板２０のような周期的な屈折率分布が存在し、伝播する光に影響を与える場合には、光の伝播がその構造内部には生じないフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）の発現や、以下に示すような、光の入射方向に依存して光学特性が変化する、すなわち異方性が生じる等の効果が確認される。
【００７１】
図５のフォトニックバンド図には、膜面垂直入射の光としてＴＥ波およびＴＭ波の特性が示されている。図示の如く、両特性には違いが生じており、すなわち、異方性の存在が確認される。ここで、ＴＥ波とＴＭ波との特性の違いは、ＴＥ波、ＴＭ波をそれぞれ入射した場合に、両者間に位相差が生じることを示している。フォトニック結晶の構造パラメータを変化させることで、この異方性を制御することが可能であり、必要とする波長で必要な位相差を与えることが可能な光学特性を有する素子の作製が可能になる。
【００７２】
以下、フォトニックバンド図の計算方法の概要を示す。
【００７３】
フォトニックバンド図の計算は、ＦＤＴＤ法(Finite Difference Time Domain Method: 有限差分時間領域法）により行われる。ＦＤＴＤ法は、媒体中における電磁波の伝播計算に広く用いられる手法である。
【００７４】
まず、電磁波の伝播は以下の式からなる波動方程式、
rot E = −μ0・dH / dt
rot H =  ε・ε0・ dE / dt 
によって記述される。ここで、Ｅ、Ｈはそれぞれ電界、磁界を示すベクトル、ε0、μ0は真空中の誘電率、ならびに透磁率を示している。誘電率εは媒体の屈折率ｎと関連しており、相互に変換が可能な物理量である。
【００７５】
この波動方程式は、微分の計算式を含む形で与えられてはいるが、ＦＤＴＤ法では、単位時間Δｔを設定しこの単位時間ごとの変化を求める方式、すなわち「差分」での関係に置き換える手法によって、比較的単純な手法での計算を可能にしている。
【００７６】
ここで、波動方程式で与えられる関係を差分に置き換えて計算するために、媒体構造を、一定の寸法を有するメッシュを基本要素として分解し、それぞれのメッシュには一様な屈折率が規定されたものとして扱う。すなわち、媒体構造を有限な大きさの単位構造からなる構成として規定する。そして、一定間隔の単位時間Δｔごとのステップで、それぞれのメッシュ間の電磁波の伝搬を、上述した差分によって置き換えられた波動方程式にしたがって計算する。
【００７７】
また、上述の電磁波の伝播を求めるには、空間に与える電磁波の初期条件を設定することが必要になる。そのために、バンド図の横軸上で示される、波数成分のある特定の点に相当する励振波を初期条件として伝播領域に設定した上で、上述の手法によって伝播状態を計算し、伝播の固有値を求めることで、縦軸に相当する伝播可能な周波数成分を決定している。このような計算を、波数を少しずつ変化させて繰り返し行い、波数領域全般にわたって解析を実施することによって、フォトニックバンド特性として求めることが可能となる。
【００７８】
図５に示すフォトニックバンド図は、図４に示す各種パラメータを、以下のように設定したときのものである。
【００７９】
面内方向周期    Ｌｘ＝１８０ｎｍ
膜厚方向周期    Ｌｚ＝１２０ｎｍ
第１層の屈折率  ｎ１＝１．５（ＳｉＯ2）
第２層の屈折率  ｎ２＝２．５（Ｎｂ2Ｏ5）
第１層の厚み    Ｚ１＝６０ｎｍ
第２層の厚み    Ｚ２＝６０ｎｍ
溝深さ            ｄ＝１２０ｎｍ
【００８０】
同図から、波長λ１＝４０５ｎｍのとき（縦軸：Ｌｚ／λ＝120／405＝0.30）、ＴＥ波とＴＭ波の位相差ΔＫｚＬｚ／２π＝０．０６となり、また、波長λ２＝６６０ｎｍのとき（縦軸：Ｌｚ／λ＝120／660＝0.18）、ＴＥ波とＴＭ波の位相差ΔＫｚＬｚ／２π＝０．０３となる。すなわち、波長λ１に対する位相差ΔＫｚＬｚ／２πと、波長λ２に対する位相差ΔＫｚＬｚ／２πは、位相差比が２：１となっている。
【００８１】
ここで、位相差ΔＫｚＬｚ／２πは、膜厚方向周期ＬｚにおけるＴＥ波とＴＭ波の位相差であるから、１／０．０６＝１７周期分だけ、第１の層と第２の層を積層することにより、位相板２０に、波長λ１＝４０５ｎｍに対し、λ板としての光学作用を持たせることができる。このとき、波長λ２＝６６０ｎｍについては、ＴＥ波とＴＭ波の位相差ΔＫｚＬｚ／２π（＝０．０３）が、波長λ１に対する場合の半分であるから、ＴＥ波とＴＭ波の位相は半波長分だけずれることとなる。このため、位相板２０は、波長λ２＝６６０ｎｍに対しては、λ／２板としての光学作用を持つこととなる。
【００８２】
このように、波長λ１とλ２に対する位相差ΔＫｚＬｚ／２πが２：１となるフォトニックバンド図を、上記パラメータを変数として計算することにより、波長λ１＝４０５ｎｍに対してはλ板としての光学作用を有し、波長λ２＝６６０ｎｍに対してはλ／２板としての光学作用を有する位相板２０を設計することができる。本実施の形態では、図４に示す各種パラメータを上記に示す如く設定し、且つ、第１の層と第２の層の積層回数を１７周期分とすることにより、波長λ１＝４０５ｎｍに対してはλ板としての光学作用を有し、波長λ２＝６６０ｎｍに対してはλ／２板としての光学作用を有する位相板２０を設計することができた。
【００８３】
このようにして生成した位相板２０を、図２に示す如く、Walk−offポラライザー３０の光入射面と光出射面に貼り付けることで、上記の如く、光軸補正と偏光面補正を同時に実現することができる。
【００８４】
すなわち、２波長レーザ１０１から光軸補正素子１０２に入射される２つレーザ光のうち、波長λ２のレーザ光は、入射面側の位相板２０によって、偏光方向が９０度回転された後、walk-offポラライザー３０に入射され、Walk-offポラライザー３０を進行する際に、波長λ１のレーザ光の光軸方向に光軸が曲げられて光軸補正が行われ、さらに、出射面側の位相板２０によって、偏光方向がさらに９０度回転されて、波長λ１のレーザ光の偏光方向に再度揃えられる。
【００８５】
このように、本実施の形態によれば、簡易な構成によってレーザ光の光軸補正を行うことができる。また、光軸補正素子１０２を通過した後は、波長λ１のレーザ光と波長λ２のレーザ光の偏光方向が揃っているため、図１に示す如く、光路分割手段として偏光ＢＳ１０４を用いることができ、レーザパワーの低下を抑制することができる。
【００８６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００８７】
たとえば、上記実施の形態では、次世代ＤＶＤ用／ＤＶＤ用の互換型ピックアップ装置に本発明を適用した例を示したが、ＣＤ用、ＤＶＤ用、次世代ＤＶＤ用のうち何れかの組み合わせの互換型ピックアップ装置に本発明を適用することも可能である。この場合、それぞれの組み合わせにおいて用いられるレーザ光の波長をもとに、図５に示すようなフォトニックバンド図を計算し、各レーザ光のＴＥ波とＴＭ波に所望の位相差を生じさせるパラメータを求めて位相板を設計すればよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、コリメータレンズ１０３の前段に光軸補正素子１０２を配するようにしたが、図６に示す如く、光検出器１１１の前段に光軸補正素子１２０を配するようにしても良い。この場合、光検出器１１１への入射時には、各波長のレーザ光の偏光面が揃っている必要はないから、図７に示す如く、Walk-offポラライザー３０の光入射面側にのみ位相板２０を装着して、光軸補正のみを行うようにしても良い。
【００８９】
さらに、上記実施の形態では、位相板２０をWalk-offポラライザー３０の入射面と出射面に貼り合わせることにより光軸補正素子１０２を構成したが、Walk-offポラライザー３０の入射面と出射面に直接位相板２０を形成するようにしても良い。すなわち、Walk-offポラライザー３０を図３に示す基板２１として、その入射面と出射面の表面に所定の溝ピッチおよび溝深さにて周期的に溝を形成し、その上に、上記と同様にして第１の層２２と第２の層２３を交互に積層する。このようにWalk-offポラライザー３０の入射面と出射面に直接位相板２０を形成するようにすると、上記の如く位相板２０を貼り合わせる場合に比べ、基板２１や貼り合わせに用いた接着剤における複屈折等の影響を回避できるとの効果を奏することができる。
【００９０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係る光軸補正素子の構成を示す図
【図３】実施の形態に係る位相板の構造を示す図
【図４】実施の形態に係る位相板の設計を説明する図
【図５】実施の形態に係る位相板の設計を説明する図
【図６】他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図
【図７】他の実施の形態に係る光軸補正素子の構成を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１０１  ２波長レーザ
１０２  光軸補正素子
２０  位相板
２１  基板
２２  第１の層
２３  第２の層
３０  Walk-offポラライザー
１２０  光軸補正素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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